(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブカードアセンブリを間接的に平坦化する装置であって、
前記プローブカードアセンブリのプローブ基板に印加される力を制御する調節部と、
前記調節部から、横方向にオフセットした位置で、前記プローブ基板に前記力を印加するように構成された力印加部と、
梁を有し前記力印加部に前記調節部を連結させる機構と、
前記梁と、前記梁を基準位置に固定するためのベースと、の間に配置される１回転自由度を有する可撓性連結器と、を備え、
前記可撓性連結器は、前記装置に印加される横方向の力に耐え得るものであって、前記装置に印加される横方向の力を吸収するように構成された少なくとも１つの屈曲部を有するカートホイールヒンジを含む、
装置。
【請求項２】
前記可撓性連結器又は前記梁のうちの少なくとも１つの移動を制限するように構成された少なくとも１つの止め具をさらに備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可撓性連結器は、バックラッシュが無い（backlash free）、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記梁と前記力印加部との間に配置された可撓性連結器をさらに備える、
請求項１から３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記可撓性連結器は、１回転自由度を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記調節部は、ねじ、差動ねじ、歯車、カム、ウェッジ、又は、レバーのうち少なくとも１つを含む、
請求項１から５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記調節部を制御するアクチュエータをさらに備える、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記アクチュエータは、電気的、圧電的、熱的、又は、純機械的に駆動される、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記力印加部は、力が印加される表面と結合するように構成されるフィーチャをさらに備える、
請求項１から８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記フィーチャは、前記表面上に配置された嵌合突起に嵌合するように構成された前記力印加部に形成された凹部である、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記梁は、ベースに柔軟に連結された、
請求項１から１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記梁は、前記調節部と結合する異なる部位を提供するために、前記梁の長さに沿った異なる位置に配置された複数のねじ穴をさらに備える、請求項１から１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
半導体を試験するプローブカードアセンブリであって、
テスタと結合するように構成された上部であって、侵入防止領域により画定され、かつ境界を付けられたテスタの内側領域内に嵌合するように寸法付けられた上部と、
前記上部に連結され、かつ、底面にプローブインタフェースが配置された下部であって、前記侵入防止領域により画定された前記内側領域よりも大きい下部と、
前記下部の前記底面を平坦化するオフセットアジャスタであって、前記内側領域内で前記上部からのアクセスが可能な調節部と、前記調節部の制御に応答して力を印加する力印加部と、を有するオフセットアジャスタと、を備え、
前記オフセットアジャスタは、請求項１から１２の何れか一項に記載の装置である、
プローブカードアセンブリ。
【請求項１４】
前記力印加部は、少なくとも部分的に前記侵入防止領域の下方にある、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
複数のオフセットアジャスタをさらに備える、
請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記プローブカードアセンブリの前記下部は、配線基板と、インターポーザと、プローブ基板と、を含む、
請求項１３から１５の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、基板を間接的に平坦化する方法と装置に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、半導体基板試験システムにおいて間接的に基板を平坦化する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
完成した、又は、部分的に完成したデバイスが形成された半導体基板の試験及び／又はバーンインは、（集積回路のような）半導体デバイスを作製するための製作シーケンスにおいて重要な部分である。これらのデバイスを試験及び／又はバーンインするために開発された試験システムは、一般的に高価であり、２００ｍｍ又は３００ｍｍの半導体ウェーハのような標準寸法を有する基板上のデバイスを試験するように設計されている。さらに、従来の試験システムでは、通常、製作／試験施設内、及び、システム自体の物理的なフットプリント内の空間制限により、システムの各部品にあてられる物理的な空間は制限される。例えば、被試験デバイス（ＤＵＴ）に接触するプローブカードなどといった試験システムの部品は、システム内の他の部品や、それらの機能性、アクセス性などと干渉しないように、割り当てられた範囲内に収まらなくてはならない。したがって、ある寸法の基板を試験するために設計された試験システムは、当該寸法よりも大きい基板を試験することができないこともある。これは、より大きな基板が当該試験システム内に収まらないため、及び／又は、試験システムが当該システムの試験範囲外に置かれたより大きい基板の位置を試験することができないためである。
【０００３】
集積回路を生産する際の歩留まりを向上させ、製作コストを削減するために、基板の寸法は増大化し続けるため、既存の試験システムでは、特定のウェーハを試験することができないといった設計上の物理的な制限を頻繁に受けることになる。
【０００４】
したがって、試験システムにおいてプローブカードが利用可能な範囲を拡大するための方法及び装置が求められる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書では、基板の間接的な平坦化の方法及び装置が提供される。一実施形態では、プローブカードアセンブリを間接的に平坦化する装置は、前記プローブカードアセンブリのプローブ基板に印加される力を制御する調節部と、前記調節部から、横方向にオフセットした位置で、前記プローブ基板に前記力を印加するように構成された力印加部と、前記力印加部に前記調節部を連結させる機構と、を備える。
【０００６】
本発明の他の実施形態では、プローブカードアセンブリを間接的に平坦化する装置は、前記装置を基準位置に連結させるベースと、前記ベースに連結された機構であって、前記機構の第１端に近接した力印加部を有する機構と、前記基準位置に対する前記力印加部の変位を制御する調節部と、を備える。
【０００７】
本発明の他の実施形態では、半導体を試験するプローブカードアセンブリが提供される。一実施形態において、このプローブカードアセンブリは、テスタに結合するように（interface with）構成された上部であって、侵入防止領域により定義されかつ境界を付けられたテスタの内側領域内に嵌合するように寸法付けられた上部と、前記上部に連結されかつ底面にプローブインタフェースが配置された下部であって、前記侵入防止領域により画定された前記内側領域よりも大きい下部と、前記下部の前記底面を平坦化するオフセットアジャスタであって、前記内側領域内で前記上部からのアクセスが可能な調節部と、前記調節部の制御に応答して力を印加する力印加部とを備えるオフセットアジャスタと、を備える。
【０００８】
他の実施形態では、半導体を試験するプローブカードアセンブリは、テスタと結合するように構成された上部であって、侵入防止領域により定義され、かつ境界を付けられたテスタの内側領域内に嵌合するように寸法付けられた上部と、前記上部に連結され、かつ、底面にプローブインタフェースが配置された下部であって、前記侵入防止領域により画定された内側領域よりも大きい下部と、前記下部の前記底面を平坦化するオフセットアジャスタであって、前記内側領域内から前記侵入防止領域下方の領域へと延在するオフセットアジャスタと、を備える。
【０００９】
本発明の他の態様では、プローブカードアセンブリを使用する方法が提供される。一実施形態において、この方法は、プローブ基板と少なくとも１つのオフセットアジャスタとを有するプローブカードアセンブリを提供する工程であって、前記プローブ基板は、プローブ面と反対側の裏面とを含み、前記オフセットアジャスタは、調節部と当該調節部から横方向にオフセットされた力印加部とを含み、前記力印加部は直接的又は間接的に前記プローブ基板の前記裏面に接触する工程と、前記プローブ基板の前記裏面に力を印加するために前記オフセットアジャスタを調節する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
上記に概要を示した本発明について、上述した本発明の特徴や後述する他の特徴が詳細に理解され得るように、実施形態を参照してより詳細に説明するが、これらの実施形態のうちいくつかは添付の図面に示される。ただし、本発明は同等に効果的な実施形態を認め得るため、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがって本発明の範囲を限定するものとはみなされないことを理解されたい。
【００１１】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に係るオフセットアジャスタを利用したプローブカードを有する試験システムを概略的に示す。
【図２】図１のオフセットアジャスタの概略図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に係るプローブカードアセンブリの平面図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態に係るオフセットアジャスタの側面図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態に係る他のオフセットアジャスタの側面図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態に係るプローブカードアセンブリを調整する方法を表すフローチャートである。
【００１２】
本明細書では、可能な場合につき、図面間に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用される。なお、図面中に示される図は、説明用に簡素化されており、必ずしも原寸どおりではない。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、半導体基板上に形成された少なくとも部分的に完成した半導体デバイスの試験に使用するために、プローブカードアセンブリ上のプローブ基板の平坦性を調節するための方法及び装置を提供する。本明細書において開示される進歩的な方法及び装置は、従来の試験システムを利用して試験するには寸法が大きすぎる被試験デバイスの試験を効果的に可能とする。さらに、この進歩的な方法と装置は、既存の試験システムの追加改装又は改良を効果的に可能とし、既存の設備を利用してより大きい基板を試験することを可能とすることにより、非常に低いコストで試験性能を拡大することができる。
【００１４】
図１は、被試験デバイス（ＤＵＴ）１０８を試験するために本発明の実施形態に係るオフセットアジャスタを使用した例示的な試験システム１００を示す。このＤＵＴ１０８は、試験中の又は試験対象となる任意の単数又は複数の電子デバイスであり得る。ＤＵＴの非限定的な例としては、個片化（singulated）前の半導体ウェーハの１つ以上のダイ、ウェーハから個片化された１つ以上のダイ（パッケージ化された又は非パッケージされていない）、キャリヤや他の保持デバイス内に配置された複数の個片化された半導体ダイの１つ以上のダイ、１つ以上のマルチダイ電子モジュール、１つ以上のプリント配線基板、及び、本明細書に記載する試験システム１００内で試験するのに適した他の任意のタイプの単数又は複数の電子デバイスが含まれる。
【００１５】
試験システム１００は、通常、プローブカードアセンブリ１０４に連結される試験ヘッド１０２と、プローブカードアセンブリ１０４の下に被試験デバイス（ＤＵＴ）１０８を支持する支持チャック１０６と、試験システム１００の動作を制御するコントローラ１１０と、を備える。試験システム１００の上述した部品は、一般的に、内部チャンバ１３６を有するハウジング１３４（例えば、半導体プローバなどの試験装置）の近くに（about）配置される。ハウジング１３４は、試験システム１００の各種部品を支持し、収容し、及び／又は、相対的に位置決めするための構造を提供する。図１に示すハウジング１３４は、単に例示的なものであり、試験システム１００全体を囲むなど、他の形状を有してもよい。
【００１６】
試験システム１００は、一般的にプローブカードアセンブリ１０４の上方に配置される上部領域１１２と、一般的にプローブカードアセンブリ１０４に、又は、その下方に配置される下部領域と、をさらに含む。上部領域１１２は、一般的に試験システム１００の製造者又はオペレータにより定義される侵入防止領域（keep out area）１１６を含む。プローブカードアセンブリ１０４に対して定義されるように、侵入防止領域１１６は、試験システム１００の領域であって、この侵入防止領域１１６内に他の装置が存在するため、又は、侵入防止領域１１６を介して他の装置へとアクセスする必要性のため、プローブカードアセンブリ１０４が侵入不可能な領域である。侵入防止条件に適合しないプローブカードアセンブリ１０４は、試験システム１００では使用不可能なため、この侵入防止領域１１６の存在及び形状は、プローブカードアセンブリ１０４の設計及び動作における重要な要因である。
【００１７】
プローブカードアセンブリ１０４は、ＤＵＴ１０８上の特定の部位（例えば、ＤＵＴ１３０の入力及び／又は出力端子１４０）に接触する複数の導電性プローブ１３８を備える。プローブ１３８は、一般的に、アレイ状に、もしくは、ＤＵＴ１０８の端子１４０のうちのいくつか又は全てに接触するのに適したその他のパターンで配置されている。図１に示すように、プローブカードアセンブリ１０４は、ハウジング１３４に連結され、かつ、例えば、プローブ１３８がチャンバ１３６内に進行することができるような開口部を有するハウジング１３４のインサートリング、カードホルダ、又は同様の構造（図示なし）に取り付けられる(例えば、ボルト締め又はクランプ締めされる)ことにより、支持チャック１０６上方の適所に保持され得る。プローブ１３８に提供され、かつ、プローブ１３８から読み取られる電気信号は、プローブカードアセンブリ１０４を介して試験ヘッド１０２に電気的に接続され、最終的には、通信チャネル１３２を介してコントローラ１１０に電気的に接続される。このようにして、複数の導電経路がコントローラ１１０と試験ヘッド１０２とプローブ１１６との間に提供され得る。
【００１８】
いくつかの実施形態によると、プローブカードアセンブリ１０４は、底面から延びる複数のプローブ１３８を有する１つ以上のプローブ基板を含む、１つ以上の基板を備えてもよい。プローブ基板１２２は、プローブ基板１２２を支持し、プローブ１３８から試験ヘッド１０２への電気信号路を提供する、配線基板１２０に連結され得る。任意で、基板１１８のような１つ以上の追加基板を設けてもよい。基板１１８は、プローブ基板１２２を所望の位置へと横方向に位置合わせするための１つ以上のアライナプレート（aligner plate）、プローブカードアセンブリ１０４を補強するための補強材（stiffener）などを備え得る。例えば、一実施形態では、プローブカードアセンブリ１０４は、補強材及びアライナプレートの両方を備えてもよい。また、いくつかの実施形態では、プローブ１３８は、これらプローブ１３８のうちの１つの横方向の移動により、その他全てのプローブ１３８が横方向に移動するように、例えば１つ以上のプローブ基板１２２を介して、アライナプレートと機械的に接続されてもよい。或いは、プローブ基板１２２は、配線基板１２０の位置合わせ、又は、その他の任意の適切な様態の横方向位置合わせのような他の手段により横方向に位置合わせされてもよい。
【００１９】
横方向の位置合わせに加えて、プローブ基板１２２は、さらにＤＵＴ１０８に対して平坦化される。プローブ基板１２２の平坦化とは、プローブの先端間の相互に対する高さ方向の位置決めを指す。プローブカードアセンブリ１０４は、全てのプローブ１３８が選択された許容誤差内であるときに平坦化されたとみなされる。使用において、平坦化により、ＤＵＴ１０８の各端子１４０と接触するためのプローブ１３８の最初のものと最後のものとの間のオーバトラベル（overtravel）が所定量内で電気接触を形成する手助けとなる。理論的には、全てのプローブが正確に同時に電気接触を成せば、プローブカードは完全な平坦化状態にある。一実施形態では、複数のプローブの各先端がウェーハ製作プロセスにおける所定の期待される表面変動以内であれば、プローブカードアセンブリ１０４は平坦化状態にあるとみなされる。一実施形態では、ＤＵＴの端子と接触するプローブの最初のものと最後のものとの間に存在するオーバトラベルが１．０ミルでなければ、プローブカードアセンブリ１０４は平坦化状態にあるとみなされる。また、一実施形態では、複数のプローブの各先端がＤＵＴの端子まで３０μｍ以内であれば、プローブカードアセンブリ１０４は平坦化状態にあるとみなされる。
【００２０】
プローブ１３８は、プローブ基板１２２の多様な位置へ、１つ以上の独立的に制御可能な力を選択的に印加することにより、平坦化され得る。したがって、プローブ基板１２２に沿った多様な位置に、複数のアジャスタを設けることができる。各アジャスタは、約２００ポンドまでの力を印加するのに適している。図１に図解されるように、各アジャスタは、オフセットアジャスタ１５０又は軸方向アジャスタ１６０であり得る。
【００２１】
各オフセットアジャスタ１５０は、特定の位置でプローブ１２２へ印加される力に対する調節が当該調節の行われる位置で横方向にオフセットされるように、力印加部１５４から横方向にオフセットされた力調節部１５２を有する。本明細書において使用される「オフセット」及び「横方向にオフセット」という用語は、例えばプローブカードアセンブリ又はＤＵＴの表面により画定される平面に対し、略直行する方向に力印加部を通る軸に沿った、力調節部と力印加部との相対位置を指す。このように、力印加部及び力調節部は、軸方向に位置合わせされ得るが、プローブカードアセンブリ内で、又は、ＤＵＴの表面に対して、角度をつけて配置され得ることが考慮される。オフセットアジャスタ１５０は、通常、プローブ基板１２２を平坦化するために軸方向アジャスタ１６０を利用するには実用的でない位置に、位置決めされる。例えば、オフセットアジャスタ１５０は、侵入防止領域１１６に近接する領域内、又は、力調節と力印加の軸方向位置合わせが実用的でない他の領域内で、プローブ基板に平坦化力を印加するのに利用され得る。任意で、オフセットアジャスタ１５０は、プローブカードアセンブリ１０４のいずれかの所望の領域に配置されてもよい。
【００２２】
図２は、プローブカードアセンブリ１０４を拡大して示し、図１のオフセットアジャスタ１５０に類似したオフセットアジャスタ２００の一実施形態の簡略化された概略図である。図２に示すように、オフセットアジャスタ２００は、梁２０６のような機構により連結される力調節部２０２と力印加部２０４とを含む。力調節部２０２は、印加される力の調節が、当該力が印加される予定の位置（つまり、力印加部２０４）からオフセットされた（つまり、軸方向に位置合わせされていない）位置で行われ得るように、プローブカードアセンブリ１０４の上方からアクセス可能である。一実施形態では、力調節部２０２は、試験システム１００のうち、侵入防止領域１１６とは接触しない領域に配置され、一方、力印加部２０４は、侵入防止領域１１６に近接した領域又は侵入防止領域１１６の下方の領域に配置される。
【００２３】
力調節部２０２は、機械的デバイス、電気機械的デバイス、電気的デバイス、熱的デバイス、それらの組み合わせなど、任意の適切なデバイスを含み得る。例えば、力調節部２０２は、機械的（ドライバ、レンチ、レバーなどにより）、電気的（モータ、ステッパモータなどにより）、圧電的、熱的、又はそれらの組み合わせにより作動され得る、ねじ、差動ねじ、カム、レバー、ウェッジ、歯車、又は類似のデバイス（例えば、単一機械）を備え得る。さらに、オフセットアジャスタ２００に対する調節は、手動で行ってもよく、もしくは、自動化及び／又は（例えば、コントローラ１１０を介して）制御化されてもよい。
【００２４】
力調節部２０２は、任意の適切な機構により、力印加部２０４に連結され得る。この機構は、一般的に、力印加部２０４から印加される力による歪みを最小限に抑えるのに十分なほどに剛性があり、プローブ基板１２２のあらゆる横方向の位置合わせの際にオフセットアジャスタ２００へ印加され得るあらゆる横方向の力にも耐えるように構成される。一実施形態では、この機構は、梁２０６である。この機構は、当該機構と、力調節部２０２及び力印加部２０４のいずれか一方又は両方との間に、可撓性連結器をさらに備えてもよい。可撓性連結器は、屈曲部、ばね、ヒンジなどを含み得る。この可撓性連結器は、一回転自由度の動きを提供する。
【００２５】
力印加部２０４は、プローブ基板１２２の平坦化を補助するために、このプローブ基１２２上の所望の位置に力を印加するように構成され得る。力印加部２０４は、プローブ基板１２２に直接接触、又は、プローブ基板１２２上に配置されたスタッドなどのフィーチャ（feature）と結合し得る。或いは、力印加部２０４により印加された力は、介在する部品や層（図示なし）を介して伝達され得る。
【００２６】
オフセットアジャスタ２００は、プローブカードアセンブリ１０４を平坦化及び／又は横方向に調節するのに要する力を生成し、かつこの力に耐えることができる適切な材料から製作され得る。この適切な材料の例としては、金属、プラスチック、樹脂等、又はこれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、オフセットアジャスタ２００は、チタンから作製される。図２に示すオフセットアジャスタ２００は、説明のために大幅に簡素化されており、他の構成は、プローブ基板１２２へ所望の力を適切に印加することが意図されている。例えば、力調節部２０２、力印加部２０４、及び梁２０６の相対位置は、図２に示すものと異なってもよい。
【００２７】
図１に戻り、各軸方向アジャスタ１６０は、プローブカードアセンブリ１０４に直交する軸に沿って力印加部１６４と軸方向に位置合わせされる力調節部１６２を有する。軸方向アジャスタ１６０は、一般的に、プローブカードアセンブリ１０４が試験システム１００内に設置される時に、力調節部１６２がアクセス可能となるような位置（つまり、侵入防止領域１１６に近接しない位置）に、位置決めされる。任意で、軸方向アジャスタ１６０は、侵入防止領域１１６近傍のプローブカードアセンブリ１０４の領域に配置されてもよい。しかしながら、このような軸方向アジャスタを使用しての試験システム１００内への設置後のプローブ基板１２２の平坦性を調節する能力はなくなることになる。適切な軸方向アジャスタ１６０の例としては、ねじ、差動ねじなどが挙げられる。軸方向アジャスタ１６０の力調節部１６２は、オフセットアジャスタ１５０の力調節部１５２に対して、上述したように構成され、かつ制御され得る。
【００２８】
従来の設計を使用ではアクセスすることができないおそれのある領域において、プローブカードアセンブリ１０４の複数のプローブ１３８を平坦化するために、１つ以上のオフセットアジャスタ１５０を、単独で、又は、１つ以上の軸方向アジャスタ１６０と組み合わせて使用し得ることが考慮される。例えば、図３は複数のオフセットアジャスタ２００と軸方向アジャスタ３０６を利用するプローブカードアセンブリ３１４の上面図を示す。図３に示す実施形態では、プローブカードアセンブリ３１４は、例示的に、下面に配置された複数のプローブ基板１２２を有する配線基板１２０に連結された基板１１８を備える。複数の軸方向アジャスタ３０６は、プローブ基板１２２から延びる複数のプローブ（図示）の平坦化を補助するために、複数のプローブ基板１２２へ所望の力を印加するために設けられる。各軸方向アジャスタ３０６は、一般的に、図１を参照して上述した力印加部に軸方向に位置合わせされる調節部を含む。軸方向アジャスタ３０６のそれぞれは、試験システム１００内でアクセス可能な領域に対応する境界３００により画定される内側領域３０２内（つまり、侵入防止領域１１６の外側）に配置される。図３には、１５個の軸方向アジャスタ３０６と１７個のオフセットアジャスタ２００を示すが、使用される各タイプのアジャスタの数は、より多くてもより少なくてもよい。
【００２９】
図１及び２を参照して上述した、侵入防止領域１１６に対応する外側領域３０４内に配置されるプローブ基板１２２の複数の部分に所望の平坦化力を印加することを可能とするために、複数のオフセットアジャスタ２００を設けてもよい。図示のように、各オフセットアジャスタ２００は、力調節部２０２が内側領域３０２内に配置され、試験システム１００内からアクセス可能に位置決めされる。オフセットアジャスタ２００は、さらに、各力印加部２０４が、（力の軸方向調節が可能ではない）外側領域３０４内に配置されるように、位置決めされる。オフセットアジャスタ２００は、図１に示す試験システム１００の侵入防止領域１１６を補うために、内側領域３０２と外側領域３０４との間の距離を跨いで利用され得るが、このオフセットアジャスタは、プローブカードアセンブリ３１４上の位置であって、アクセス不可能な領域においてプローブ基板１２２に力を印加することが求められるあらゆる位置で使用し得ることが考慮される。例えば、オフセットアジャスタ３０８は、力調節部３１０及び力印加部３１２を完全に内側領域３０２内に配置させた状態で設けられ得る。
【００３０】
図１〜３に対して上述したように、オフセットアジャスタは本明細書に記載する利点を提供するために多くの形態をとることができる。例えば、図４は、力調節部２０２を力印加部２０４に連結させる梁４１６を有するオフセットアジャスタ４００の一実施形態を示す。梁４１６は、プローブカードアセンブリ１０４に柔軟に固定され、かつプローブカードアセンブリ１０４内に配置される。例えば、梁４１６は、梁４１６の第１端４１８に近接するベース４３８により基板１１８に連結され、かつ、配線基板１２０のスロット４０５内に設けられ得る。ベース４３８は、接着、接合、溶接、ねじ締め、ボルト締めなどの任意の適切な様態でプローブカードアセンブリ１０４に連結され得る。一実施形態では、ベース４３８は、基板１１８に形成された凹部内に配置され、１つ以上のねじ４２４により凹部内に固定される。
【００３１】
梁４１６は、梁４１６とベース４３８との間に配置される可撓性連結器により、ベース４３８に柔軟的に固定される。この可撓性連結器は、梁４１６とベース４３８との間に一回転自由度の動きを提供するように構成される。可撓性連結器は、ヒンジ、ばね、屈曲部などの任意の適切な機構であり得る。梁４１６は、ベース４３８に一体的に形成されても良いし、ベース４３８に連結されてもよい。図４に示す実施形態では、梁４１６はベース４３８に一体的に形成され、ヒンジ４２０によりベース４３８に柔軟に固定される。ヒンジ４２０は、力印加部２０４に対するより正確な制御を助けるために、バックラッシュのないものとすることができる。ヒンジ４２０は、さらに、プローブ基板１２２の横方向の位置合わせ中にヒンジ４２０に作用する横方向の力に耐えるように構成され得る。
【００３２】
いくつかの実施形態では、ヒンジ４２０は、一体的に形成され、ベース４３８と梁４１６とを連結するカートホイールヒンジ（cartwheel hinge）４２２を備える。カートホイールヒンジ４２２は、軸４３２の周りに放射状に配置される複数の屈曲部４２３を含み、軸４３２を中心とした梁４１６の回転を助ける。図４に示す実施形態では、４つの屈曲部４２３が設けられ、このうち２つが軸４３２とベース４３８との間に、他の２つが軸４３２と梁４１６との間に設けられる。任意で、屈曲部４３２は、互いに直行するように位置合わせされてもよく、さらに任意で、屈曲部４３２のうちの一対が梁４１６と平行になるように、かつ屈曲部４３２の他の一対が梁４１６に対して垂直となるように、配向されてもよい。任意で、所望の幅を有する１つ以上のギャップ４３４、４３５を、ベース４３８と梁４１６との間に設け、止め具として機能させてもよく、これにより梁４１６の過剰回転を防ぎ、カートホイールヒンジ４２２の故障のリスクを減少させる。
【００３３】
図５のオフセットアジャスタ５００として示されるような他の実施形態では、ヒンジ４２０は梁４１６の第１端４１８の延在部５０２をベース４３８の突起５０６に連結させるピン５０４を有するピンヒンジを含み得る。オフセットアジャスタ５００は、他の点では、図４を参照して上述したオフセットアジャスタ４００と同様である。
【００３４】
図４に示した実施形態に戻り、力調節部２０２は、基板１１８内に配置された第１ねじ部と、梁４１６内に形成された孔４２８内に配置された第２ねじ部を有する差動ねじ４２６を備え得る。任意で、力調節部２０２と力印加部２０４との間に異なる所望の寸法を有するプローブカードアセンブリ１０４の他の領域においてオフセットアジャスタの使用を円滑にするために、（図４に示す４つの孔４２８のような）複数の孔４２８を梁４１６内に設けてもよい。差動ねじ４２６は、例えばオフセットアジャスタ４００の力印加部２０４により印加される力を増加又は減少させる差動ねじ４２６を回転させることにより、力調節部２０２の制御を助けるフィーチャ４３０を含む。一実施形態では、フィーチャ４３０は、ドライバ又は六角形のレンチと結合するように差動ねじ４２６の頭部に形成された六角形の凹部を含む。
【００３５】
他の実施形態では、力調節部２０２は、図４Ａに示すようにねじ４２７を含み得る。ねじ４２７は、基板１１８を貫通して配置され、梁４１６の孔４２８内に配置されたねじ部を有する。任意で、プローブ基板１２２に向かう方向に力調節部２０４を付勢するために、付勢要素を設けてもよい。図４Ａに示す実施形態では、この付勢要素は、基板１１８の底部に形成される凹部４４０内に配置されるばね４４２を含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、力印加部２０４は、一般的に、梁４１６上の第１端とは反対側の第２端４１２に配置され得る。力印加部２０４は、屈曲部、ヒンジなどのような、梁４１６と力印加部２０４との間に一回転自由度の動きを提供する機構により、梁４１６に柔軟に連結され得る。図４に示す実施形態では、力印加部２０４は、ピン４１４により第２端４１２に連結されるカップ４１０を備え、これにより、周囲をカップ４１０が回転し得るヒンジ４０８を形成する。カップ４１０は、プローブ基板１２２に連結されるスタッド４０６と結合し得る。インターポーザ基板４０２が存在する実施形態では、インターポーザ基板４０２に開口４０４を設けてもよく、これによりスタッド４０６及び／又はカップ４１０が、インターポーザ基板４０２に接触せずに開口４０４を貫通することを可能とする。ヒンジ４０８は、カップ４１０とスタッド４０６との位置合わせを効果的に助け、プローブ基板１２２に対する（軸４０７に沿った）軸方向の力の印加を最大にし、プローブ基板１２２に望ましくない変形をもたらし得るトルク、又は、スタッド４０６とプローブ基板１２２との接着を破壊し得るトルクを最小限に抑える。
【００３７】
動作中、力調節部２０２は、ヒンジ４２０を中心に梁４１６を回転させる差動ねじ４２６の回転を介して制御され得る。梁４１６が回転すると、力印加部２０４は、梁４１６の回転方向によって、プローブ基板１２２に対して、より大きい又はより小さい力を印加する。プローブ基板が侵入防止領域に近接して、又は、侵入防止領域の下方に延在する実施形態においても、１つ以上のオフセットアジャスタ、及び、任意で１つ以上の軸方向アジャスタを調節することにより、プローブ基板の平坦性は、望みどおりに制御され得る。
【００３８】
図１に戻り、支持チャック１０６は、プローブカードアセンブリ１０４に略対向してチャンバ１３６内に配置される。支持チャック１０６は、試験対象となる１つ以上の電子デバイス（例えば、ＤＵＴ１０８）を保持するように構成される。支持チャック１０６は、（例えば、ＤＵＴ１０８の支持チャック１０６上への載置を助けるために）プローブカードアセンブリ１０４とは係合しない下部位置（図示の通り）と、（ＤＵＴ１０８の試験又はバーンインを実行するために）ＤＵＴ１０８を選択的にプローブカードアセンブリ１０４に係合させる上昇位置との間で、ＤＵＴ１０８を垂直に移動させるように構成され得る。支持チャック１０６は、プローブカードアセンブリ１０４のプローブ１３８に対してＤＵＴの端子１４０を位置合わせさせるために、ＤＵＴ１０８を水平方向に移動させるようにも構成され得る。ここで、参考として、「垂直」及び「水平」という用語は、プローブカードアセンブリ１０４とＤＵＴ１０８との間の相対的な動きを表すために使用される。ＤＵＴ１０８又は試験システム１００の部品の、ＤＵＴ１０８の表面に対して垂直な方向への動きは、ｚ−運動又はｚ−移動と呼ばれることが多い。ＤＵＴの基板に平行な方向への動きは、ｘｙ−運動又はｘｙ−移動と呼ばれることが多い。
【００３９】
試験システム１００は、さらに、ハウジング１３４の参照面に対してプローブカードアセンブリ１０４の位置を調節するように構成された調節機構１０３を備えてもよい。調節機構１０３は、プローブカードアセンブリ１０４の位置合わせにおける、システム間のばらつきの補正を効果的に助ける。例えば、異なる試験システム１０４の各ハウジング１３４におけるばらつきにより、各ハウジング１３４に配置されたプローブカードアセンブリ１０４は異なって位置合わせされてしまうこともある。プローブカードアセンブリ１０４の位置を、試験システムの参照面（図示なし）に対して調節することにより、調節機構１０３は、システム間のばらつきによるプローブカードアセンブリ１０４の位置合わせ不良を効果的に減少又は除去する。図１に示す実施形態では、調節機構１０３は、試験ヘッド１０２とプローブカードアセンブリ１０４との間に配置される。
【００４０】
以下でより詳細に説明するように、試験ヘッド１０２は、試験システムの動作において利用される電気信号を生成及び／又は受信するための１つ以上の通信チャネル１３２を介して、コントローラ１１０に接続される。以下でより詳細に説明するように、コントローラ１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２４と、メモリ１２８と、ＣＰＵ１２４用の支持回路１２６とを備え、試験システム１００の部品の制御を助ける。コントローラ１１０は、多様なチャンバ及びサブプロセッサを制御するため工業環境（industrial setting）において使用される汎用コンピュータプロセッサの任意の形態のうちの１つであってよい。コントローラ１１０のメモリ１２８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、もしくは、他の任意の形態の局所又は遠隔デジタル記憶装置のような、一つ以上の容易に入手可能なメモリであってよい。支持回路１２６は、プロセッサを支持するために、従来の様態でＣＰＵ３５０に連結されている。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを備える。試験システム１００を操作又は制御するための指示は、例えばソフトウェアルーチン１３０として、一般的に、メモリ１２８又はＣＰＵ１２４にアクセス可能な他のコンピュータ読取可能媒体に記憶される。
【００４１】
通信チャネル１３２は、一般的に、コントローラ１１０から試験ヘッド１０２へと、そして最終的にはプローブカードアセンブリ１１４へと設けられる。コミュニケーションチャネル１３２は、コントローラ１１０と、試験ヘッド１０２と、プローブカードアセンブリ１１４との間に、試験システム１００とＤＵＴ１０８との間の電力及び信号（例えば、試験信号、制御信号など）の通路となる通信を提供し得る、任意の単数又は複数の素子、単数又は複数のデバイスなどを含むことができる。通信チャネル１３２は、１つ以上の同軸ケーブル、光ファイバケーブル、無線通信リンクなどや、さらには、受信回路、駆動回路、インタフェース回路などの電子機器により構成され得る。
【００４２】
動作中、ＤＵＴ１０８は、支持チャック１０６上に載置される。支持チャック１０６は、その後、ＤＵＴ１０８の入力及び／又は出力端子１４０がプローブ１３８の接触端に接触するように移動させることができ、これにより、端子１４０とプローブ１３８との間の一時的な電気的接続が構築される。一般的にコントローラ１１０により誘導される試験ヘッド１０２は、その後、プローブカードアセンブリ１０４を介してＤＵＴ１０８へと提供される電力及び試験信号を生成し得る。試験信号に応答してＤＵＴ１０８により生成された応答信号は、同様に、プローブカードアセンブリ１０４を介して試験ヘッド１０２及びコントローラ１１０へと伝送され、コントローラ１１０は、その後、この応答信号を分析し、ＤＵＴ１０８が試験信号に正常に応答したか否かを判断し得る。
【００４３】
いくつかの実施形態では、端子１４０よりもプローブ１３８の数が少なくてもよい。そのような場合、支持チャック１０６は、試験ヘッド１０２が、ＤＵＴ１０８の他の部分を試験するために、プローブカードアセンブリ１０４を介して電力及び試験信号を提供し得るときに、他の端子１４０がプローブ１３８に接触するように、ＤＵＴ１０８を動かすことができる。端子１４０をプローブ１３８に接触させて、その後ＤＵＴ１０８の一部を試験するといった上述のプロセスは、ＤＵＴ１０８全体を試験するのに必要なだけ繰り返される。例えば、ＤＵＴ１０８が複数の半導体ダイ（図示なし）を含む半導体ウェーハである場合、ウェーハは、当該ウェーハ上の全てのダイを試験するために、必要に応じて複数回位置を変えることができる。
【００４４】
図６は、上述したように、１つ以上のオフセットアジャスタを利用したプローブカードアセンブリのプローブ基板を平坦化するためのいくつかの実施形態に係る方法６００の一実施形態を示す。方法６００は、図１に示す実施形態に関して説明される。方法６００は、ステップ６０２で開始し、少なくとも１つのオフセットアジャスタ１５０を有するプローブカードアセンブリ１０４が提供されるステップ６０４に進む。オフセットアジャスタ１５０の力印加部１５４は、プローブ基板１２２と直接的又は間接的に接触し、プローブ基板１２２上の所望の位置に制御可能な力を提供する。任意で、プローブカードアセンブリ１０４は、さらに、少なくとも１つの軸方向アジャスタ１６０を備えてもよい。
【００４５】
次に、ステップ６０６において、プローブ基板１２２は、任意で、プローブカードアセンブリ１０４のその他の部分(例えば、配線基板１２０、基板１１８など)に対して横方向に位置決めされてもよい。ステップ６０６は、プローブ基板１２２の制御された横方向への移動が十分に可能となる程度に、プローブ基板１２２を配線基板１２０へと連結させている接続部（ねじなど）を緩めることを含む。所望の位置にプローブ基板１２２を横方向に位置決めすると、ねじやその他の締付け具は、プローブ基板１２２を所定の位置にロックするために締め付けられ得る。
【００４６】
次に、ステップ６０８において、プローブ基板１２２に印加された力は、プローブ基板１２２の平坦化を制御するために任意に調節され得る。プローブ基板１２２に印加される力は、オフセットアジャスタ１５０の力調節部１５２を調節して、オフセットアジャスタ１５０の力印加部１５４を介して所望の力を印加することにより制御される。例えば、図４及び５に関して、差動ねじ４２６は、プローブ基板１２２に対してより大きい又はより小さい力を印加するよう回転され得る。上述したようにプローブ基板から延在するプローブの各先端を平坦化するために、例えば図３に示すように、任意で、複数のオフセットアジャスタ及び複数の軸方向アジャスタを使用し、単一のプローブ基板又は複数のプローブ基板に沿って、複数の所望の位置で平坦化力を印加してもよい。
【００４７】
次に、ステップ６１０で、プローブ基板１２２の平坦性が特定され、所望の平坦性許容誤差と比較される。プローブ基板１２２が適度に平坦である場合、この方法は、ステップ６１２にて終了する。プローブ基板１２２が所望の平坦性を有していない場合、方法は、ステップ６０８に戻り、プローブ基板１２２の所望の位置に印加される力がさらに調節され得る。１つ以上のオフセットアジャスタ、及び、任意の１つ以上の軸方向アジャスタに対する調節の手順は、必要に応じて繰り返され、プローブ基板から延在する複数のプローブが所望のレベルの平坦性を構築するようにプローブ基板の輪郭を形成させ得る。上述した平坦化方法は、プローブ基板へ印加される１つ以上の力を調節することを開示するが、上述したように、力は、複数のプローブの平坦性に影響するように構成されたプローブカードアセンブリのいずれの部品にも印加され得ることが考慮される。さらに、本明細書に記載する装置及び方法は、平坦な輪郭以外の所望の輪郭にプローブ基板を形付けるのに利用され得ることが意図される。さらに、平坦化方法は、試験システムから離れた試験スタンド上で、又は、プローブカードアセンブリが試験システム内に設置されている間に、実施され得ることが意図される。
【００４８】
上述したように、本明細書では、基板のオフセット又は間接的な平坦化の方法及び装置を説明した。本明細書に開示される装置及び方法は、試験システムの構成により、従来の調節機構の軸方向位置合わせが実用的でない、又は、使用可能でない位置（例えば、侵入防止領域の近接位置）において、基板の平坦化を効果的に提供する。さらに、本発明の方法及び装置は、装置の物理的な仕様及び使用されるプローブカードアセンブリに与えられた制限により、以前は不可能であった大きな基板を試験するべく、既存の試験装置を拡張することを可能とする。本発明は、半導体装置試験システムにおけるプローブカードアセンブリを平坦化することに関して説明したが、本発明は、基板の間接的な平坦化が望ましい他の用途において、効果的に利用してもよい。
【００４９】
本発明の実施形態に関して上述したが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態をさらに考案してもよく、当該範囲は、以下の請求の範囲により規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
0005455630.tif 000007
【図６】
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